Międzynarodowy zespół naukowców odkrył, że zmiany na orbicie Ziemi sprzyjające gorętszym warunkom mogły przyczynić się do wywołania gwałtownego globalnego ocieplenia znanego jako paleoceńsko-eoceńskie maksimum termiczne (PETM) 56 milionów lat temu.
Międzynarodowy zespół naukowców zasugerował, że zmiany orbity Ziemi, które doprowadziły do ocieplenia, mogły odegrać rolę w wywołaniu gwałtownego globalnego ocieplenia, które miało miejsce 56 milionów lat temu. Wydarzenie to, znane jako paleoceńsko-eoceńskie maksimum termiczne (PETM), jest odpowiednikiem współczesnych zmian klimatu.
powiedział Lee Kump, profesor nauk o Ziemi Uniwersytet Stanowy Penn. „Istnieje duże zainteresowanie znalezieniem lepszego rozwiązania tej historii, a nasza praca dotyczy ważnych pytań dotyczących przyczyny zdarzenia i tempa emisji dwutlenku węgla”.
Zespół naukowców zbadał próbki rdzeni z dobrze zachowanego zapisu PETM w pobliżu wybrzeża Maryland, używając tulipologii, metody datowania warstw osadowych w oparciu o wzorce orbitalne, które występują w długich okresach czasu, znanych jako cykle Milankovitcha.
Victoria Fortes (po prawej), wówczas absolwentka Penn State, i Jean Self Trail, geolog prowadzący badania w USGS, pracują nad próbką rdzenia ze stanowiska Howards Tract w stanie Maryland. Źródło: Pensylwania
Odkryli, że kształt orbity Ziemi lub ekscentryczność i wahania w jej obrocie lub wielkości sprzyjały cieplejszym warunkom na początku okresu Betem i że razem te konfiguracje orbit mogły odegrać rolę w wywołaniu zdarzenia.
„Tropikalny wyzwalacz mógł wywołać uwolnienie węgla, które spowodowało kilka stopni ocieplenia w okresie PETM, zamiast bardziej popularnego obecnie wyjaśnienia, że superwulkany uwolniły węgiel i wywołały zdarzenie” – powiedział Coombe, John Lyon, dziekan School of Geosciences i minerały.
Wyniki opublikowane w czasopiśmie
A 6,000-year onset, coupled with estimates that 10,000 gigatons of carbon were injected into the atmosphere as the greenhouse gases carbon dioxide or methane, indicates that about one and a half gigatons of carbon were released per year.
“Those rates are close to an order of magnitude slower than the rate of carbon emissions today, so that is cause for some concern,” Kump said. “We are now emitting carbon at a rate that’s 5 to 10 times higher than our estimates of emissions during this geological event that left an indelible imprint on the planet 56 million years ago.”
The scientists conducted a time series analysis of calcium content and magnetic susceptibility found in the cores, which are proxies for changes in orbital cycles, and used that information to estimate the pacing of the PETM.
Earth’s orbit varies in predictable, calculable ways due to gravitational interactions with the sun and other planets in the solar system. These changes impact how much sunlight reaches Earth and its geographic distribution and therefore influence the climate.
“The reason there’s an expression in the geologic record of these orbital changes is because they affect climate,” Kump said. “And that affects how productive marine and terrestrial organisms are, how much rainfall there is, how much erosion there is on the continents, and therefore how much sediment is carried into the ocean environment.”
Erosion from the paleo Potomac and Susquehanna rivers, which at the onset of the PETM may have rivaled the discharge of the Amazon River, carried sediments to the ocean where they were deposited on the continental shelf. This formation, called the Marlboro Clay, is now inland and offers one of the best-preserved examples of the PETM.
“We can develop histories by coring down through the layers of sediment and extracting specific cycles that are creating this story, just like you could extract each note from a song,” Kump said. “Of course, some of the records are distorted and there are gaps — but we can use the same types of statistical methods that are used in apps that can determine what song you are trying to sing. You can sing a song and if you forget half the words and skip a chorus, it will still be able to determine the song, and we can use that same approach to reconstruct these records.”
Reference: “Astrochronology of the Paleocene-Eocene Thermal Maximum on the Atlantic Coastal Plain” by Mingsong Li, Timothy J. Bralower, Lee R. Kump, Jean M. Self-Trail, James C. Zachos, William D. Rush and Marci M. Robinson, 24 September 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-33390-x
The study was funded by the National Key R&D Program of China and the Heising-Simons Foundation.
